CN101752398A - 固态成像器件及其制造方法 - Google Patents
固态成像器件及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101752398A CN101752398A CN200910253963A CN200910253963A CN101752398A CN 101752398 A CN101752398 A CN 101752398A CN 200910253963 A CN200910253963 A CN 200910253963A CN 200910253963 A CN200910253963 A CN 200910253963A CN 101752398 A CN101752398 A CN 101752398A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transfer electrode
- electrode part
- transfer
- imaging element
- solid imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 233
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 36
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- OKZIUSOJQLYFSE-UHFFFAOYSA-N difluoroboron Chemical compound F[B]F OKZIUSOJQLYFSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- -1 and wherein Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/14843—Interline transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14623—Optical shielding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本发明涉及固态成像器件及其制造方法，公开了一种固态成像器件，包括：第一转移电极部分以及第二转移电极部分，所述第二转移电极部分的图案面积比率高于所述第一转移电极部分的图案面积比率。所述第一转移电极部分包括具有金属材料单层结构的多个第一转移电极。所述第二转移电极部分包括具有多晶硅或非晶硅单层结构的多个第二转移电极。
Description
技术领域
本发明涉及固态成像器件及其制造方法，并且更具体而言，本发明涉及转移电极的结构以及形成该结构的方法。
背景技术
在用于区域传感器、数字静态摄像机等中的CCD(电荷耦合器件)型固态成像器件包含多个转移电极，用于从光电转换部分转移信号电荷。转移电极被彼此相邻地布置在形成在器件衬底中的电荷转移线上，并且被顺序地驱动。
在这样的CCD型固态成像器件中，大的视角和高的转移效率要求减小各个转移电极的阻值。在各个转移电极由具有遮光性的金属材料形成的情况下，各个转移电极的阻值可以被减小，并且因为各个转移电极不需要覆盖遮光膜而可以增大光电二极管形成区域。因此，光电二极管可以检测到更大量的光，因此预计可以提高灵敏性。
例如，在日本专利早期公开No.2003-78126和No.2007-12677中描述了采用金属材料形成转移电极的技术。根据日本专利早期公开No.2007-12677中描述的技术，首先形成多晶硅电极作为假电极，接着将假电极去除以形成凹部。此后，形成金属膜，从而由金属材料填充这些凹部，接着通过CMP(化学机械抛光)去除金属材料的多余部分，从而由金属材料形成转移电极。
发明内容
普遍知道的是，CMP中凹陷或侵蚀的程度(图案的凹进量)根据图案面积比率(pattern area rate)是不同的。图案面积比率是电极图案的面积与单位面积的比率。因此，在包含图案面积比率较高的转移电极的转移电极部分中，转移电极的图案密度也较高，而在包含图案面积比率较低的转移电极的转移电极部分中，转移电极的图案密度也较低。
在CCD型固态成像器件中，限定转移电极之间的电极间距的宽度的分离部分的宽度是决定转移效率的重要因素。已知的是，缩窄转移电极的电极间距对于提高转移效率是有利的。CCD型固态成像器件具有用于垂直转移信号电荷的垂直转移电极部分和用于水平转移信号电荷的水平转移电极部分。水平转移电极部分的图案面积比率高于成像区域中的垂直转移电极部分的图案面积比率。
在通过使用CMP在垂直转移电极部分和水平转移电极部分中都由金属材料形成转移电极的情况下，由于垂直转移电极部分和水平转移电极部分之间的图案面积比率的差异而产生凹陷或侵蚀程度的差异。更具体地，具有较高图案面积比率的水平转移电极部分中的凹陷或侵蚀程度大于具有较低图案面积比率的垂直转移电极部分中的凹陷或侵蚀程度。因此，如果将CMP的处理条件设定成适用于具有较低图案面积比率的垂直转移电极部分，则可能在具有较高图案面积比率的水平转移电极部分中发生由于凹陷或侵蚀导致的过度凹进的问题。这样的转移电极的过度凹进可能导致器件衬底的平坦度的下降或导致成像中色斑(color shading)的发生。
因此，希望提供一种固态成像器件，其具有图案面积比率彼此不同的第一转移电极部分和第二转移电极部分，其中，转移电极可以被形成在第一和第二转移电极部分中，而不会发生由于凹陷或侵蚀导致的过度凹进。
此外，还希望提供一种这样的固态成像器件的制造方法。
根据本发明的实施方式，提供了一种固态成像器件，包括第一转移电极部分以及第二转移电极部分，所述第二转移电极部分的图案面积比率高于所述第一转移电极部分的图案面积比率，所述第一转移电极部分包括具有金属材料单层结构的多个第一转移电极，所述第二转移电极部分包括具有多晶硅或非晶硅单层结构的多个第二转移电极。
在根据本发明的实施方式的固态成像器件中，具有金属材料单层结构的第一转移电极被形成在具有较低图案面积比率的第一转移电极部分中，具有多晶硅或非晶硅单层结构的第二转移电极被形成在具有较高图案面积比率的第二转移电极部分中。因此，在通过填充金属材料并接着执行CMP来形成第一转移电极的情况下，可以防止由于凹陷或侵蚀导致的过度凹进的发生。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种固态成像器件的制造方法，包括如下步骤：在第一转移电极部分中形成具有多晶硅或非晶硅单层结构的多个假电极，并且在第二转移电极部分中形成具有多晶硅或非晶硅单层结构的多个第二转移电极，所述第二转移电极部分的图案面积比率高于所述第一转移电极部分的图案面积比率；去除形成在所述第一转移电极部分中的所述假电极；形成金属膜，以用金属材料填充多个通过去除所述假电极所形成的凹部，接着去除所述金属材料的多余部分，从而形成多个第一转移电极，所述第一转移电极具有处于在所述第一转移电极部分中形成的所述凹部中的、单层结构的所述金属材料。
在根据本发明的实施方式的固态成像器件的制造方法中，形成在第一转移电极部分中的假电极被去除以形成凹部，并且接着用金属材料填充这些凹部。此后，例如通过CMP去除金属材料的多余部分。在此情况下，第二转移电极首先与假电极一起被形成，接着假电极被去除以留下第二转移电极。因此，在通过填充金属材料并接着执行CMP来形成第一转移电极的情况下，可以防止由于凹陷或侵蚀导致的过度凹进的发生。
根据本发明的实施方式，可以提供一种固态成像器件，其具有图案面积比率彼此不同的第一转移电极部分和第二转移电极部分，其中，转移电极可以被形成在第一和第二转移电极部分中，而不会发生由于凹陷或侵蚀导致的过度凹进。结果，可以提高器件衬底的平坦度，从而防止成像中的色斑的发生。
根据下面的详细描述和所附权利要求，在结合附图的情况下，将更充分地理解本发明的其它特征。
附图说明
图1是示出了根据本发明的优选实施方式的CCD型固态成像器件的构造的示意性平面图；
图2A-2D、3A-3C、4A-4C是图示了根据本发明的第一优选实施方式的固态成像器件的制造方法的示意性剖视图；
图5A-5C、6A-6C是图示了根据本发明的第二优选实施方式的固态成像器件的制造方法的示意性剖视图；
图7是示出了应用了本发明的实施方式的成像装置的构造的框图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。应该注意，本发明的技术范围不限于下面的优选实施方式，而是可以在由本发明的组成特征或其组合可获得特定效果的范围内，进行各种修改和变化。
本发明的优选实施方式将以如下的次序来描述。
1.固态成像器件的构造
2.固态成像器件的制造方法
3.应用
1.固态成像器件的构造
图1是示出了根据优选实施方式的CCD型固态成像器件1的构造的示意性平面图。如图1所示，固态成像器件1被分隔成成像区域2和外围区域3。成像区域2是形成在器件衬底(没有示出)的平面中的矩形区域。外围区域3是围绕器件衬底的平面中的成像区域2的区域。
成像区域2布置有多个光电二极管部分4和多个垂直转移电极部分5。每一个光电二极管部分4具有将所检测的光根据所检测的光的量转换成信号电荷的功能(光电转换功能)。这些多个光电二极管部分4被二维地(以行和列)布置在成像区域2中。多个垂直转移电极部分5被与光电二极管部分4的各列相邻地布置。每个垂直转移电极部分5用于垂直转移并从该光电二极管部分4读取存储在各个光电二极管部分4中的信号电荷。每个垂直转移电极部分5由多个作为沿垂直方向布置的垂直CCD的垂直转移电极5A构成。在每个垂直转移电极部分5中，任何相邻的垂直转移电极5A彼此间隔开，从而形成定义了垂直转移电极5A的电极间距宽度的分离部分8。
外围区域3布置有水平转移电极部分6和输出部分7。水平转移电极部分6用于接收来自多个垂直转移电极部分5的信号电荷，并且将其沿水平方向转移。水平转移电极部分6由多个作为沿水平方向布置的水平CCD的水平转移电极6A构成。在水平转移电极部分6中，任何相邻的水平转移6A彼此间隔开，从而形成定义了水平转移电极6A的电极间距宽度的分离部分8。输出部分7用于将由水平转移电极部分6转移的信号电荷转换成电压，并输出该电压。
成像区域2中的垂直转移电极部分5的图案面积比率被定义为垂直转移电极5A的图案面积与一个或多个像素的面积的比率，每个像素作为单位面积，包含垂直转移电极5A和光电二极管部分4。就是说，成像区域2具有多个按行和列形成的像素，其中，每个像素由垂直转移电极5A、分离部分8和光电二极管部分4构成。因此，通过排除分离部分8和光电二极管部分4，形成了每个像素中的垂直转移电极5A的图案。令Sv表示垂直转移电极5A的图案面积，Gv表示分离部分8的面积，Sp表示光电二极管部分4的面积，则成像区域2中的垂直转移电极部分5的图案面积比率Pv(％)被表示为如下：
Pv＝[Sv/(Sv+Gv+Sp)]×100
另一方面，水平转移电极部分6的图案面积比率被定义为水平转移电极6A的图案面积与作为单位面积的水平转移电极部分6的面积的比率。就是说，水平转移电极部分6通过水平转移电极6A和分离部分8的水平重复排列来形成。因此，通过排除水平转移电极部分6中的分离部分8，形成了水平转移电极6A的图案。令Sh表示水平转移电极6A的图案面积，Gh表示分离部分8的面积，则水平转移电极部分6的图案面积比率Ph(％)被表示为如下：
Ph＝[Sh/(Sh+Gh)]×100
因此，水平转移电极部分6的图案面积比率高于成像区域2中的垂直转移电极部分5的图案面积比率。因此，垂直转移电极部分5对应于“第一转移电极部分”，水平转移电极部分6对应于“第二转移电极部分”。构造垂直转移电极部分5的垂直转移电极5A和构造水平转移电极部分6的水平转移电极6A由不同的电极材料形成。更具体地，垂直转移电极5A由金属材料形成，水平转移电极6A由多晶硅形成。此外，垂直转移电极5A具有金属材料的单层结构，水平转移电极6A具有多晶硅的单层结构。
2.固态成像器件的制造方法
下面将参考图2A-4C描述根据本发明的第一优选实施方式的固态成像器件的制造方法。图2A-4C示出了用于制造固态成像器件的基本部分(即，沿图1中的线J-J所取的剖面结构)的工艺步骤。
如图2A所示，通过热氧化在器件衬底11的上表面上形成氧化硅的绝缘膜12。器件衬底11由诸如硅衬底之类的半导体衬底形成。绝缘膜12用作栅极绝缘膜。此后，多晶硅膜13被形成在器件衬底11上，以覆盖绝缘膜12。多晶硅膜13用作转移电极和栅极电极。此后，硬掩模层14被形成在器件衬底11上，以覆盖多晶硅膜13。硬掩模层14由诸如氮化物膜之类的绝缘膜形成。
如图2B所示，通过刻蚀等形成穿过硬掩模层14的开口，接着通过硬掩模层14的开口刻蚀多晶硅膜13，从而在要形成用于分离转移电极的分离部分8的位置处形成沟槽15。
如图2C所示，绝缘膜16被形成在硬掩模层14上，以用绝缘材料填充沟槽15。绝缘膜16是氧化物膜或氮化物膜。绝缘膜16可以是具有两层或更多层的层叠膜。
如图2D所示，通过CMP去除硬掩模层14和形成在硬掩模层14上的绝缘膜16的多余部分。此时，通过CMP平坦化包含多晶硅膜13在内的衬底的最上方的表面。在此阶段，具有多晶硅的单层结构的假电极(dummy electrode)5D被形成在垂直转移电极部分5中，同时，具有多晶硅的单层结构的水平转移电极6A被形成在水平转移电极部分6中。此外，绝缘材料的分离部分8被形成在相邻的假电极5D之间和相邻的水平转移电极6A之间。或者，在成像区域2中，多晶硅膜13的、覆盖用于形成光电二极管部分4的区域的部分可以被去除，接着可以通过离子注入将杂质引入该区域中。此后，诸如氧化物膜之类的绝缘膜可以被沉积到光电二极管部分4的台阶上。
如图3A所示，形成绝缘膜17以垂直转移电极部分5和水平转移电极部分6，接着形成抗蚀剂膜18以覆盖水平转移电极部分6。更具体地，首先在衬底的整个面积中，即在包含垂直转移电极部分5的成像区域2和包含水平转移电极部分6的外围区域3中，形成抗蚀剂膜18。此后，通过光刻术图案化抗蚀剂膜18，以在成像区域2中形成穿过抗蚀剂膜18的开口。
如图3B所示，例如，利用抗蚀剂膜18作为刻蚀掩模通过干法刻蚀去除覆盖垂直转移电极部分5的绝缘膜17。因此，由多晶硅形成的每个假电极5D的上表面被暴露。
如图3C所示，抗蚀剂膜18被去除，以暴露绝缘膜17。
如图4A所示，通过刻蚀(干法刻蚀或湿法刻蚀)去除由前一步骤暴露的假电极5D。此时，覆盖水平转移电极部分6的绝缘膜17用作刻蚀保护层。因此，水平转移电极6A不被刻蚀。于是，垂直转移电极部分5中的假电极5D被去除，以形成对应于假电极5D的凹部，于是绝缘膜12被暴露至各个凹部的底部。
如图4B所示，形成金属膜19以覆盖垂直转移电极部分5和水平转移电极部分6。例如，通过沉积钨(溅射并接着通过CVD沉积钨)形成金属膜19，以填充垂直转移电极部分5中的凹部。用于金属膜19的沉积的金属材料优选具有低电阻和高遮光性。该金属材料不限于钨，而可以包括其它金属，诸如铝、钌、铱、钴、镍、铬、钛、钽、铪、锰、钼、银、锡、钒、铂、金以及铜，以及这些金属的氮化物、化合物、硅化物和合金。此外，金属膜19可以具有由两种或更多种金属构成的层叠结构。在此优选实施方式中，在形成金属膜19之前形成光电二极管部分4，从而可以减少光电二极管部分4的金属污染和由此造成的像素特性的劣化。
如图4C所示，例如，通过CMP去除金属膜19的多余部分。此时，水平转移电极部分6中由多晶硅形成的水平转移电极6A被绝缘膜17保护(即，在执行CMP时，绝缘膜17充当水平转移电极6A的保护膜)，并且通过抛光去除覆盖绝缘膜17的金属材料。结果，在水平转移电极部分6中，由多晶硅形成的水平转移电极6A被留下。另一方面，在垂直转移电极部分5中，根据水平转移电极6A的高度(厚度)，金属材料的多余部分被去除，并且填充各个凹部的金属材料的上表面被平坦化。结果，在垂直转移电极部分5中获得具有单层结构的、由填充了凹部的金属材料形成的垂直转移电极5A。
此后，虽然没有示出，但像在常规工艺中那样，形成层间膜、布线层、遮光膜、聚光器透镜、色彩过滤层、片上透镜等。在垂直转移电极5A由具有遮光性的金属材料(例如钨)形成的情况下，不必用遮光膜覆盖垂直转移电极5A。因此，与用遮光膜覆盖垂直转移电极5A的情形相比，光电二极管部分4的开口区域可以被增大，使得固态成像器件1的灵敏性可以被提高。在用遮光膜覆盖垂直转移电极5A的情况下，遮光膜的存在减小了光电二极管部分4的开口区域，导致灵敏度降低。
在根据本优选实施方式的制造方法中，首先，在水平转移电极部分6中形成具有单层结构的多晶硅的水平转移电极6A。此后，形成在垂直转移电极部分5中的假电极5D被去除，接着在垂直转移电极部分5中形成具有金属材料的单层结构的垂直转移电极5A。因此，虽然垂直转移电极部分5的图案面积比率不同于水平转移电极部分6的图案面积比率，但是可以防止由于凹陷或侵蚀导致的过度凹进的发生。结果，可以提高器件衬底的平坦度，从而减少成像中的色斑的发生。此外，因为由金属材料形成的垂直转移电极部分5的图案密度是恒定的，所以可以在垂直转移电极部分5中设定最佳CMP条件。如果垂直转移电极部分5和水平转移电极部分6两者都由金属材料形成，则因为电极部分5和6之间的大的图案密度差异，难以防止凹陷或侵蚀的发生。
下面将主要参考图5A-6C描述根据本发明的第二优选实施方式的固态成像器件的制造方法。首先，执行图2A-2D中所示的步骤，以形成垂直转移电极部分5中的假电极5D以及形成水平转移电极部分6中的水平转移电极6A。此外，绝缘材料的分离部分8被形成来分离假电极5D和水平转移电极6A。
如图5A所示，形成抗蚀剂膜21以覆盖垂直转移电极部分5。更具体地，首先在器件衬底的整个面积中，即在包含垂直转移电极部分5的成像区域2和包含水平转移电极部分6的外围区域3中，形成抗蚀剂膜21。此后，通过光刻术图案化抗蚀剂膜21，以在水平转移电极部分6中形成穿过抗蚀剂膜21的开口。因此，器件衬底(包括成像区域2)除水平转移电极部分6之外的剩余区域由抗蚀剂膜21覆盖。此外，抗蚀剂膜21的沿垂直方向的一端21A位于与布置在最后一行的垂直转移电极部分5中(即，处于最接近水平转移电极部分6的位置处)的假电极5D对应的区域中。更具体地，布置在最后一行的各个垂直转移电极部分5中的假电极5D被限定在分离部分8-1和分离部分8-2之间，其中，分离部分8-1位于此垂直转移电极部分5和水平转移电极部分6之间的边界处，分离部分8-2在垂直方向上与此分离部分8-1相邻。抗蚀剂膜21的一端21A位于这样的两个分离部分8-1和8-2之间(优选地，处于它们之间的中间位置处)。因此，布置在最后一行的各个垂直转移电极部分5中的假电极5D被部分地暴露，就是说，部分地没有抗蚀剂膜21覆盖。
如图5B所示，在由多晶硅形成的各个水平转移电极6A的表面和在最后一行的各个假电极5D的表面的一部分中形成杂质层22。杂质层22通过如下方式来形成：利用覆盖除了最后一行中的各个假电极5D之外的每个垂直转移电极部分5的抗蚀剂膜21作为掩模，通过离子注入将诸如硼(B)或二氟化硼(BF2)之类的杂质注入到多晶硅中。
如图5C所示，从垂直转移电极部分5去除抗蚀剂膜21。结果，垂直转移电极部分5中的所有假电极5D的上表面被暴露。
如图6A所示，例如通过湿法刻蚀去除垂直转移电极部分5中的所有假电极5D。此时，氨水可以被用作刻蚀剂，其中，杂质层22充当刻蚀停止层。因此，没有被杂质层22覆盖的假电极5D可以被选择性地刻蚀掉。此点也被示于文献(Sensors and Actuators A 49(1995)115-121)中。类似地，可以通过利用诸如TMAH(氢氧化四甲基铵)或KOH(氢氧化钾)之类的碱性刻蚀剂的湿法刻蚀进行此工艺步骤。
在图5C所示的阶段中，最后一行的各个垂直转移电极部分5中的假电极5D的一部分由杂质层22覆盖，并且该假电极5D的剩余部分被暴露。因此，湿法刻蚀始于最后一行中的假电极5D的该暴露部分，使得最后一行中的假电极5D和前面的行中的其它假电极5D可以通过此湿法刻蚀去除。于是，在具有多晶硅的单层结构的水平转移电极6A被留在水平转移电极部分6中的条件下，通过此湿法刻蚀可以去除所有的假电极5D。
如图6B所示，形成金属膜23以覆盖垂直转移电极部分5和水平转移电极部分6。
如图6C所示，例如通过CMP去除金属膜23的多余部分。此时，因为杂质层22的存在，所以水平转移电极部分6中的由多晶硅形成的水平转移电极6A被留下。但是，形成水平转移电极6A的多晶硅也可以由CMP稍微地去除。另一方面，在垂直转移电极部分5中，根据水平转移电极6A的高度(厚度)，金属材料的多余部分被去除，并且填充各个凹部的金属材料的上表面被平坦化。结果，获得具有单层结构的、由填充凹部的金属材料形成的垂直转移电极5A。后续步骤与第一实施方式中的类似，因此在此将省略对其的描述。
在根据第二优选实施方式的制造方法中，如在第一优选实施方式中一样，在垂直转移电极部分5和水平转移电极部分6两者中都可以防止由于凹陷或侵蚀导致的过度凹进的发生。此外，在用抗蚀剂膜21覆盖垂直转移电极部分5中的假电极5D的步骤中，抗蚀剂膜21的一端21A的位置可以在最后一行的各个垂直转移电极部分5中的假电极5D的宽度内变化。并且在此情形中，最后一行的各个垂直转移电极部分5中的假电极5D可以在后续的湿法刻蚀步骤中被去除。因此，可以使得光刻术中用于对准的可允许余量大于各个分离部分8的宽度(即，电极间距宽度)，从而支持为提高转移效率等目的而减小电极间距。
虽然在上面的优选实施方式中，多晶硅被用作假电极5D和水平转移电极6A的电极材料，但是可以使用非晶硅来代替多晶硅。
3.应用
图7是示出了应用了本发明的实施方式的成像装置100的构造的框图。成像装置100包括：固态成像单元101；光学系统(透镜组)102，用于将来自对象的光引入到固态成像单元101；信号处理单元103，用于处理从固态成像单元101输出的像素信号。固态成像单元101包括根据本发明的实施方式的固态成像器件1。固态成像单元101可以被形成为单个芯片，或者可以被形成为具有成像功能的模块，所述模块通过将固态成像单元101与信号处理单元103或光学系统102封装在一起而获得。
本申请包含与2008年12月9日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-312847中公开的主题相关的主题，该在先申请的全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应当理解，根据设计需求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更落在所附权利要求书及其等同物的范围内即可。
Claims (9)
1.一种固态成像器件，包括：
第一转移电极部分；以及
第二转移电极部分，所述第二转移电极部分的图案面积比率高于所述第一转移电极部分的图案面积比率，
所述第一转移电极部分包括具有金属材料单层结构的多个第一转移电极，
所述第二转移电极部分包括具有多晶硅或非晶硅单层结构的多个第二转移电极。
2.如权利要求1所述的固态成像器件，其中，所述第一转移电极部分包含用于在垂直方向上转移信号电荷的垂直转移电极部分；并且
所述第二转移电极部分包含用于在水平方向上转移信号电荷的水平转移电极部分。
3.如权利要求1所述的固态成像器件，其中，所述金属材料具有遮光性。
4.一种固态成像器件的制造方法，包括如下步骤：
在第一转移电极部分中形成具有多晶硅或非晶硅单层结构的多个假电极，并且在第二转移电极部分中形成具有多晶硅或非晶硅单层结构的多个第二转移电极，所述第二转移电极部分的图案面积比率高于所述第一转移电极部分的图案面积比率；
去除形成在所述第一转移电极部分中的所述假电极；以及
形成金属膜，以用金属材料填充通过去除所述假电极所形成的多个凹部，接着去除所述金属材料的多余部分，从而形成多个第一转移电极，所述第一转移电极具有处于在所述第一转移电极部分中形成的所述凹部中的、单层结构的所述金属材料。
5.如权利要求4所述的固态成像器件的制造方法，其中，所述金属材料具有遮光性。
6.如权利要求4所述的固态成像器件的制造方法，还包括如下步骤：在形成所述金属膜之前，形成光电二极管部分。
7.如权利要求4所述的固态成像器件的制造方法，其中，所述电极去除步骤包括如下步骤：
形成刻蚀保护膜，以覆盖所述第一转移电极部分和所述第二转移电极部分；
形成抗蚀剂膜，以覆盖所述第二转移电极部分上的所述刻蚀保护膜；
通过使用所述抗蚀剂膜作为掩模去除所述刻蚀保护膜，从而暴露所述第一转移电极部分中的所述假电极；以及
刻蚀掉暴露的所述假电极。
8.如权利要求4所述的固态成像器件的制造方法，其中，所述电极去除步骤包括如下步骤：
形成抗蚀剂膜，以覆盖除位于最后一行的所述第一转移电极部分中的所述假电极的一部分之外的所述第一转移电极部分；
通过使用所述抗蚀剂膜作为掩模，用刻蚀停止层覆盖所述第二转移电极和位于所述最后一行中的所述假电极的所述部分；
去除所述抗蚀剂膜，从而暴露所述第一转移电极部分中的所述假电极；以及
刻蚀掉暴露的所述假电极。
9.如权利要求8所述的固态成像器件的制造方法，其中，所述刻蚀停止层通过使用所述抗蚀剂膜作为掩模将杂质引入多晶硅或非晶硅来形成，并且在形成所述刻蚀停止层之后通过使用碱性刻蚀剂的湿法刻蚀去除所述假电极。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008-312847 | 2008-12-09 | ||
| JP2008312847A JP4743265B2 (ja) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101752398A true CN101752398A (zh) | 2010-06-23 |
Family
ID=42230094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910253963A Pending CN101752398A (zh) | 2008-12-09 | 2009-12-09 | 固态成像器件及其制造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8247847B2 (zh) |
| JP (1) | JP4743265B2 (zh) |
| KR (1) | KR20100066393A (zh) |
| CN (1) | CN101752398A (zh) |
| TW (1) | TWI390723B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103037174A (zh) * | 2011-10-07 | 2013-04-10 | 索尼公司 | 固态成像装置和其制造方法以及成像单元 |
| CN103400752A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 离子注入工艺在ccd制作中的应用及ccd制作工艺 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012032712A1 (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-15 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP5995508B2 (ja) * | 2012-04-27 | 2016-09-21 | キヤノン株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3028823B2 (ja) * | 1990-02-26 | 2000-04-04 | 株式会社東芝 | 電荷結合素子およびこれを用いた固体撮像装置 |
| JP3246971B2 (ja) | 1992-12-22 | 2002-01-15 | カルソニックカンセイ株式会社 | アルミニウム材製熱交換器 |
| JP4797302B2 (ja) * | 2001-09-06 | 2011-10-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| US6717190B2 (en) * | 2002-02-14 | 2004-04-06 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state image pick-up device |
| JP4346364B2 (ja) * | 2003-07-07 | 2009-10-21 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP2006216655A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Sony Corp | 電荷転送素子及びその製造方法 |
| JP4680655B2 (ja) * | 2005-04-01 | 2011-05-11 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2007012677A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Fujifilm Holdings Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2008181970A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Sharp Corp | アライメントマーク形成方法、アライメント方法、半導体装置の製造方法および固体撮像装置の製造方法 |
| JP2010098113A (ja) * | 2008-10-16 | 2010-04-30 | Panasonic Corp | Ｃｃｄ型固体撮像装置およびその製造方法 |
-
2008
- 2008-12-09 JP JP2008312847A patent/JP4743265B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-11-04 US US12/612,466 patent/US8247847B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-16 TW TW098138885A patent/TWI390723B/zh not_active IP Right Cessation
- 2009-12-08 KR KR1020090120965A patent/KR20100066393A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-12-09 CN CN200910253963A patent/CN101752398A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103037174A (zh) * | 2011-10-07 | 2013-04-10 | 索尼公司 | 固态成像装置和其制造方法以及成像单元 |
| CN103037174B (zh) * | 2011-10-07 | 2018-08-28 | 索尼半导体解决方案公司 | 固态成像装置和其制造方法以及成像单元 |
| CN103400752A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 离子注入工艺在ccd制作中的应用及ccd制作工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201029173A (en) | 2010-08-01 |
| KR20100066393A (ko) | 2010-06-17 |
| JP2010140922A (ja) | 2010-06-24 |
| US20100140667A1 (en) | 2010-06-10 |
| TWI390723B (zh) | 2013-03-21 |
| US8247847B2 (en) | 2012-08-21 |
| JP4743265B2 (ja) | 2011-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6849476B2 (en) | Method of manufacturing a solid-state imaging device | |
| US7772017B2 (en) | Method of producing a solid state imaging device including using a metal oxide etching stopper | |
| CN101752398A (zh) | 固态成像器件及其制造方法 | |
| US7550393B2 (en) | Solid-state imaging device with reduced smear | |
| JP5427541B2 (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法並びに撮像装置 | |
| US7314775B2 (en) | IT-CCD and manufacturing method thereof | |
| US8319878B2 (en) | Solid-state imaging device and its production method | |
| US7795654B2 (en) | Solid-state imaging device and method for producing the same | |
| JPH08102547A (ja) | 光電変換装置及びその製造方法 | |
| JP2009081254A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| JP4715110B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2011151139A (ja) | 固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子 | |
| JP3255116B2 (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
| JP4784054B2 (ja) | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2008252116A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2004119794A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2003318385A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2010062257A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2007049018A (ja) | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2006253299A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ | |
| JP2007189088A (ja) | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2005327869A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JP2008270526A (ja) | 電荷転送装置の製造方法及び固体撮像装置の製造方法 | |
| JPH07254692A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2009176800A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20100623 |
|
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |